Microstructure and residual stresses of ZrN/CrN multilayer coatings formed by the plasma-assisted vacuum-arc method

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 24 No. 3 2022 83 MATERIAL SCIENCE Рис. 6. Линейная зависимость положения дифракционного максимума (222) фазы ZrN от sin2Ψ для образцов многослойных покрытий, нанесенных с разной скоростью вращения стола и подложкодержателя Fig. 6. Linear dependence of diffraction maximum position (222) of ZrN phase on sin2Ψ for samples of multilayer coatings deposited at different rotational speeds of table and substrate holder Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Расчетные величины для определения величины остаточных напряжений и результат расчета остаточных напряжений в плоскости поверхности образцов многослойных покрытий для фазы ZrN Calculated values for determining the residual stresses and the result of calculating the residual stresses in the plane of the surface of the multilayer coating samples for the ZrN phase Образец / Sample 2Θ0, град / 2Θ0, degree Коэффициент M, МПа/град / Coeffi cient M, MPa/ degree Коэффициент K, град / Coeffi cient K, degree Остаточные напряжения, МПа / Residual stresses, MPa ZrN/CrN-0,5 70,754 ± 0,017 –2,393×103 0,003 ± 0,001 –6,437 ZrN/CrN-3,5 70,808 ± 0,026 –2,235×103 –0,010 ± 0,001 22,000 ZrN/CrN-8 70,851 ± 0,057 –2,599×103 –0,008 ± 0,003 19,65 где ÌÏ 2(1 ) E M      0 ctg [ ], 180    ÌÏà / ãðàä (3) 2 (2 ) [ ]. (sin ) x K        ãðàä (4) Соответственно для количественных расчетов величины напряжений в многослойных покрытиях в процессе синхротронных исследований угол Θ0 для ненапряженного состояния материала необходимо брать исходя из графика зависимости 2ΘΨx – sin 2Ψ, откуда 2Θ 0 – это экстраполяционное значение линейной аппроксимации зависимости 2ΘΨx – sin 2Ψ [20]. Коэффициент K находится по наклону аппроксимированной прямой зависимости 2ΘΨx – sin 2Ψ, как показано в уравнении (4). Коэффициент напряжения M рассчитывался по формуле (3) с использованием полученных значений νМП, E, Θ0. По формуле (2) количественно определили величину напряжений в многослойных покрытиях ZrN/CrN в процессе синхротронных исследований. Результаты расчетов представлены в табл. 1. Аналогично предыдущим шагам произведен расчет остаточных напряжений для фазы CrN по угловому положению рефлекса (200). Серия несимметричных съемок для рефлекса (200) фазы CrN, имеющего угловое положение 2Θ 44°, представлена на рис. 7. Угловые положения рефлекса (200) при асимметричной съемке фазы CrN представлены на рис. 8 в виде зависимости 2ΘΨx – sin 2Ψ.

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1